CN102158446B - 时分双工系统中物理广播信道的解码方法及装置 - Google Patents

时分双工系统中物理广播信道的解码方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种时分双工系统中物理广播信道的解码方法，包括：按所述时分双工TDD系统支持的天线模式分别对接收到的数据帧进行解多输入多输出MIMO处理；对缓存的解MIMO处理后的数据帧进行解扰，并以帧为单位，对各天线模式下解扰后的数据帧进行合并；以合并后的数据帧进行。本发明同时公开了一种时分双工系统中物理广播信道的解码装置。本发明大大提高了PBCH数据帧解码的速度，提高了正确率和解码性能。

Description

时分双工系统中物理广播信道的解码方法及装置
技术领域
本发明涉及物理广播信道(PBCH，Physical Broadcast Channel)的解码技术，尤其涉及一种长期演进(LTE，Long Term Evolution)时分双工(TDD，TimeDivision Duplexing)系统中物理广播信道的解码方法及装置。
背景技术
长期演进(LTE，Long Term Evolution)系统是基于正交频分复用(OFDM，Orthogonal Frequency Division Multiplexing)技术和多输入多输出(MIMO，Multiple Input Multiple Output)技术的新一代无线通信系统。在LTE系统的物理层，PBCH承载了系统的主信息块(MIB，Master Information Block)信息，通过PBCH解码可得到系统帧号(SFN，System Frame Number)、带宽和混合自动重传指示信道(HICH，HARQ Indicator Channel)信息等。对于一个小区，只有用户设备(UE，User Equipment)正确解码了PBCH而获取到MIB信息后，才能够完成后续的小区驻留和所有的业务传输。可见PBCH信道解码的方式、解码速度和解码的性能是至关重要的。
图1为普通循环前缀(CP，Cyclic Prefix)模式下LTE-TDD(Time DivisionDuplexing)帧结构示意图，如图1所示，图中斜线覆盖的区域即是PBCH在系统帧中的承载位置；PBCH的传输时间间隔(TTI，Transmission Time Interval)长度为恒定的40ms，并且在同一个TTI内4帧PBCH数据相同，只是四段数据加扰时所使用的扰码不同。由于LTE采用了MIMO技术，所以在解码PBCH时，须考虑天线个数。系统中其他信道的承载情形如图1所示的图标示例，这里不再一一赘述。
LTE系统是比较新的无线通信系统，对于PBCH解码的具体实施方法，目前还没有比较详细的描述。例如可以采用传统的在线串行解码方式，即每次收到PBCH信号后，尝试一次可能的解码方式，则需要3(天线数)×4(加扰方式)＝12次的尝试，每次尝试用时一帧(10ms)，共需120ms。这种解码方式存在耗时较久问题，并且在信道环境较差的情况下很难保证解码的正确性。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种时分双工系统中物理广播信道的解码方法及装置，以及基于前述通知方法的定位方法。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种时分双工系统中物理广播信道的解码方法，包括：
按所述时分双工TDD系统支持的天线模式分别对接收到的数据帧进行解多输入多输出MIMO处理并缓存；
对缓存的解MIMO处理后的数据帧进行解扰，并以帧为单位，对各天线模式下解扰后的数据帧进行合并；
以合并后的数据帧进行解码。
优选地，所述以帧为单位，对各天线模式下解扰后的数据帧进行合并，具体为：
对所述TDD系统所支持的所有扰码进行排序，使用各扰码分别对当前的数据帧进行解扰，并依序存储于各存储区；
按循环移位方式，使用各扰码分别对后接收的每一数据帧进行解扰，并以循环移位后的顺序，与之前存储的解扰后的数据帧对应进行合并；其中，在LLR合并之前，当上一合并的数据帧是使用最后一个扰码解扰时，删除对应存储区中的所有数据帧，存储当前解扰后的数据帧。
优选地，所述按所述TDD系统支持的天线模式分别对接收到的数据帧进行解MIMO处理之前，还包括：
获取所述TDD系统的帧边界信息，根据所述帧边界信息在所接收数据中确定出各数据帧中PBCH数据位置。
优选地，所述方法还包括：
进行合并处理的数据帧数目超出设定阈值仍未正确解码数据帧时，物理广播信道PBCH解码失败；所述阈值大于等于2(Ttti/Tf)-1，其中，Ttti为PBCH的传输时间间隔，Tf为数据帧帧长。
优选地，所述合并为对数似然比LLR合并或软比特合并。
优选地，所述天线模式包括以下的至少一种：
单天线模式、双天线模式、四天线模式。
一种时分双工系统中物理广播信道的解码装置，包括解MIMO单元、解扰及合并单元和解码单元，其中：
解MIMO单元，用于按TDD系统支持的天线模式分别对接收到的数据帧进行解MIMO处理并缓存；
解扰及合并单元，用于对缓存的解MIMO处理后的数据帧进行解扰；以帧为单位，对各天线模式下解扰后的数据帧进行合并；
解码单元，用于以合并后的数据帧进行解码。
优选地，所述解扰及合并单元包括第一解扰子单元、存储子单元、第二解扰子单元和合并子单元，其中：
第一解扰子单元，用于对所述TDD系统所支持的所有扰码进行排序，使用各扰码分别对当前的数据帧进行解扰；
存储子单元，用于按扰码排序将将利用该扰码解扰后的数据帧存储于各存储区；
第二解扰子单元，用于按循环移位方式，使用各扰码分别对后接收的每一数据帧进行解扰；
合并子单元，用于以循环移位后的顺序，将所述第二解扰子单元解扰后的数据帧与之前存储的解扰后的数据帧对应进行合并；其中，在合并之前，当上一合并的数据帧是使用最后一个扰码解扰时，删除对应存储区中的所有数据帧，存储当前解扰后的数据帧。
优选地，所述装置还包括获取单元和第一确定单元，其中：
获取单元，用于获取所述TDD系统的帧边界信息；
第一确定单元，用于根据所述帧边界信息在所接收数据中确定出各数据帧中PBCH数据。
优选地，所述装置还包括：
第二确定单元，用于确定进行合并处理的数据帧数目超出设定阈值仍未正确解码数据帧时，PBCH解码失败；所述阈值大于等于2(Ttti/Tf)-1，其中，Ttti为物理广播信道PBCH的传输时间间隔，Tf为数据帧帧长。
优选地，所述合并为对数似然比LLR合并或软比特合并。
优选地，所述天线模式包括以下的至少一种：
单天线模式、双天线模式、四天线模式。
本发明中，在对所接收到的网络侧的数据帧进行PBCH解码时，首先根据TDD系统所支持的天线模式对数据帧分别进行解MIMO多天线的处理，再根据PBCH的所有加扰方式对各天线模式下解MIMO处理的数据帧分别进行解扰，并进行合并，再进行解码。本发明以缓存数据的方式对解MIMO及解扰的并行处理，保证了解码处理的速度和效率，并且，对解扰后的数据帧进行LLR合并，增加了待解码数据帧的能量，大大提高了数据帧解码的正确率，提高了解码性能。
附图说明
图1为普通CP模式下LTE-TDD帧结构示意图；
图2为本发明时分双工系统中物理广播信道的解码方法的流程图；
图3为本发明合并过程示意图；
图4为本发明时分双工系统中物理广播信道的解码装置的第一种组成结构示意图；
图5为本发明长期演进系统中定位辅助数据通知装置的第二种组成结构示意图；
图6为本发明长期演进系统中定位辅助数据通知装置的第三种组成结构示意图。
具体实施方式
本发明的基本思想是：在对所接收到的网络侧的数据帧进行PBCH解码时，首先根据TDD系统所支持的天线模式对数据帧分别进行解MIMO多天线的处理，再根据PBCH的所有加扰方式对各天线模式下解MIMO处理的数据帧分别进行解扰，并进行合并，再进行解码。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下举实施例并参照附图，对本发明进一步详细说明。
图2为本发明时分双工系统中物理广播信道的解码方法的流程图，如图2所示，本发明时分双工系统中物理广播信道的解码方法包括以下步骤：
步骤201：按所述时分双工TDD系统支持的天线模式分别对接收到的数据帧进行解MIMO处理。
本步骤中，当用户终端接入到小区中时，首先从小区中搜索得到系统的帧边界、带宽等信息，以确定出当前的系统中的数据帧的边界，从而实现网络侧数据帧的同步。
本发明中，在进行帧同步后，确定出数据帧中PBCH数据所在位置，也可以仅对PBCH数据进行相应处理。
在实现数据帧同步后，对当前接收到数据帧进行解MIMO多天线处理。具体的，在LTE-TDD系统中，系统侧发送数据时所用的天线可能时单天线、双天线、四天线，因此，对于当前所接收到的数据帧，对其分别进行解单天线、解双天线、解四天线的处理。多天线的解MIMO是现有技术，本发明不再赘述其实现细节。
进行解MIMO后的数据帧，分别存储于不同的缓存中，以待下一步的处理。
步骤202：对缓存的解MIMO处理后的数据帧进行多种可能扰码的解扰，并以帧为单位，对各天线模式下解扰后的数据帧进行合并。
本发明中，合并方法依据输入的数据类型，可采用对数似然比(LLR，LogLikelihood Ratio)合并、软比特合并等多种方式。本发明以LLR合并为例进行说明，其他合并方式与此处理方式相同，本发明不再一一赘述。
进行解MIMO处理后的数据帧，还需要进行解扰处理。以系统侧对PBCH加扰用的各扰码分别对解MIMO后的数据帧进行解扰处理，再对这些解扰后的数据帧进行LLR合并，其中，LLR合并是针对同天线模式下的数据帧进行的。首先，对TDD系统所支持的PBCH的所有扰码进行排序，使用各扰码分别对当前的数据帧进行解扰，并依序存储于各存储区；按循环移位方式，使用各扰码分别对后接收的每一数据帧进行解扰，并以循环移位后的顺序，与之前存储的解扰后的数据帧对应进行LLR合并；其中，在LLR合并之前，当上一LLR合并的数据帧是使用最后一个扰码解扰时，删除对应存储区中的所有数据帧，存储当前解扰后的数据帧。
如图3所示，假设TDD系统对PBCH加扰用的扰码为四种，对其进行任意排序，假设分别为1、2、3、4，对于接收到的首个数据帧，分别以扰码1、2、3、4进行解扰，并分别存储。
对于第二数据帧，以2、3、4、1的扰码分别进行解扰处理，并分别与之前存储的解扰数据帧1、2、3、4进行LLR合并。其中，对于第二数据帧的扰码1解扰的数据帧合并时，由于之前(第一帧)对应存储区的数据帧是使用扰码4解扰的，因此删除该存储区中的解扰数据帧(第一数据帧以扰码4解扰的数据帧)，将扰码1解扰的第二数据帧直接存储于第4个存储区中。
每次循环移位一位，对所接收到的数据帧进行解扰处理，并进行解扰处理。
步骤203：以LLR合并后的数据帧进行解码。
对于步骤202中进行LLR合并后的数据帧进行解码，具体的，对于进行LLR合并的数据帧作解交织，对解交织后的数据再作viterbi解码，对viterbi解码完成的数据作循环冗余校验(CRC，Cyclical Redundancy Check)校验解码，解码过程中，当CRC校验正确时，对数据帧的PBCH解码正确，否则，对数据帧的PBCH解码失败。
本发明中，由于PBCH的TTI的时长为40ms，相当于4个数据帧的长度，因此，对于步骤202中的LLR合并处理的帧，选用7个数据帧即可实现理论上的精确解码。即保证不论用户终端当前接收到的首个数据帧中的PBCH处于何种TTI时隙，均能确定出数据帧中PBCH的TTI起始时隙，从而正确解码PBCH。
基于上述的解码方式，本发明中，进行LLR合并处理的数据帧数目超出设定阈值仍未正确解码数据帧时，则PBCH解码失败，执行步骤201，重新进行解码处理；所述阈值大于等于2(Ttti/Tf)-1，其中，Ttti为PBCH的传输时间间隔，Tf为数据帧帧长。
图4为本发明时分双工系统中物理广播信道的解码装置的第一种组成结构示意图，如图4所示，本示例中时分双工系统中物理广播信道的解码装置包括解MIMO单元40、解扰及合并单元41和解码单元42，其中：
解MIMO单元40，用于按TDD系统支持的天线模式分别对接收到的数据帧进行解MIMO处理并缓存；
解扰及合并单元41，用于对缓存的解MIMO处理后的数据帧进行解扰；以帧为单位，对各天线模式下解扰后的数据帧进行合并；
解码单元，用于以合并后的数据帧进行解码42。
上述解扰合并单元41包括第一解扰子单元、存储子单元、第二解扰子单元和LLR合并子单元，其中：
第一解扰子单元，用于对所述TDD系统所支持的所有扰码进行排序，使用各扰码分别对当前的数据帧进行解扰；
存储子单元，用于按扰码排序将将利用该扰码解扰后的数据帧存储于各存储区；
第二解扰子单元，用于按循环移位方式，使用各扰码分别对后接收的每一数据帧进行解扰；
合并子单元，用于以循环移位后的顺序，将所述第二解扰子单元解扰后的数据帧与之前存储的解扰后的数据帧对应进行合并；其中，在合并之前，当上一合并的数据帧是使用最后一个扰码解扰时，删除对应存储区中的所有数据帧，存储当前解扰后的数据帧。
本发明中，可采用LLR合并、软比特合并等方式对上述数据帧进行合并。
图5为本发明时分双工系统中物理广播信道的解码装置的第二种组成结构示意图，如图5所示，在图4所示装置的基础上，本示例中时分双工系统中物理广播信道的解码装置还包括获取单元43和第一确定单元44，其中：
获取单元43，用于获取所述TDD系统的帧边界信息；
第一确定单元44，用于根据所述帧边界信息在所接收数据中确定出各数据帧。
图6为本发明时分双工系统中物理广播信道的解码装置的第三种组成结构示意图，如图6所示，在图4或图5所示装置的基础上(本示例示出的是在图5所示装置的基础上的情形)，本示例中时分双工系统中物理广播信道的解码装置还包括第二确定单元45，用于确定进行LLR合并处理的数据帧数目超出设定阈值仍未正确解码数据帧时，PBCH解码失败；所述阈值大于等于2(Ttti/Tf)-1，其中，Ttti为物理广播信道PBCH的传输时间间隔，Tf为数据帧帧长。
上述图4、图5及图6中，天线模式包括以下的至少一种：单天线模式、双天线模式、四天线模式。
本领域技术人员应当理解，图4、图5及图6所示的时分双工系统中物理广播信道的解码装置是为实现前述的时分双工系统中物理广播信道的解码方法而设计的，图4、图5及图6所示装置中各处理单元的功能可参照前述方法的描述而理解，各处理单元的功能可通过运行于处理器上的程序而实现，也可通过具体的逻辑电路而实现。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种时分双工系统中物理广播信道的解码方法，其特征在于，包括：
按所述时分双工TDD系统支持的天线模式分别对接收到的数据帧进行解多输入多输出MIMO处理并缓存；
对缓存的解MIMO处理后的数据帧进行解扰，并对所述TDD系统所支持的所有扰码进行排序，使用各扰码分别对当前的数据帧进行解扰，并依序存储于各存储区；
按循环移位方式，使用各扰码分别对后接收的每一数据帧进行解扰，并以循环移位后的顺序，与之前存储的解扰后的数据帧对应进行LLR合并；其中，在合并之前，当上一合并的数据帧是使用最后一个扰码解扰时，删除对应存储区中的所有数据帧，存储当前解扰后的数据帧；
以合并后的数据帧进行解码。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述按所述TDD系统支持的天线模式分别对接收到的数据帧进行解MIMO处理之前，还包括：
获取所述TDD系统的帧边界信息，根据所述帧边界信息在所接收数据中确定出各数据帧。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
进行合并处理的数据帧数目超出设定阈值仍未正确解码数据帧时，物理广播信道PBCH解码失败；所述阈值大于等于2（Ttti/Tf）-1，其中，Ttti为PBCH的传输时间间隔，Tf为数据帧帧长。
4.根据权利要求1至3任一项所述的方法，其特征在于，所述合并为对数似然比LLR合并或软比特合并。
5.根据权利要求1至3任一项所述的方法，其特征在于，所述天线模式包括以下的至少一种：
单天线模式、双天线模式、四天线模式。
6.一种时分双工系统中物理广播信道的解码装置，其特征在于，包括解MIMO单元、解扰及合并单元和解码单元，所述解扰及合并单元包括第一解扰子单元、存储子单元、第二解扰子单元和合并子单元，其中：
解MIMO单元，用于按TDD系统支持的天线模式分别对接收到的数据帧进行解MIMO处理并缓存；
第一解扰子单元，用于对所述TDD系统所支持的所有扰码进行排序，使用各扰码分别对当前的数据帧进行解扰；
存储子单元，用于按扰码排序，将利用该扰码解扰后的数据帧存储于各存储区；
第二解扰子单元，用于按循环移位方式，使用各扰码分别对后接收的每一数据帧进行解扰；
合并子单元，用于以循环移位后的顺序，将所述第二解扰子单元解扰后的数据帧与之前存储的解扰后的数据帧对应进行合并；其中，在合并之前，当上一合并的数据帧是使用最后一个扰码解扰时，删除对应存储区中的所有数据帧，存储当前解扰后的数据帧；
解码单元，用于以合并后的数据帧进行解码。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述装置还包括获取单元和第一确定单元，其中：
获取单元，用于获取所述TDD系统的帧边界信息；
第一确定单元，用于根据所述帧边界信息在所接收数据中确定出各数据帧。
8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
第二确定单元，用于确定进行合并处理的数据帧数目超出设定阈值仍未正确解码数据帧时，PBCH解码失败；所述阈值大于等于2（Ttti/Tf）-1，其中，Ttti为物理广播信道PBCH的传输时间间隔，Tf为数据帧帧长。
9.根据权利要求6至8任一项所述的装置，其特征在于，所述合并为对数似然比LLR合并或软比特合并。
10.根据权利要求6至8任一项所述的装置，其特征在于，所述天线模式包括以下的至少一种：
单天线模式、双天线模式、四天线模式。
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